黄连活性成分的作用及机制研究进展

【摘要】  　　黄连及其活性成分特别是小檗碱在体外细胞研究中具有广泛的药理活性，文章综述了近年来在抗肿瘤、抗糖尿病、抗菌抗炎、神经调节等几大方面作用及机制研究进展，经过分析整理表明：进一步筛选小檗碱以外的黄连活性有效部位及如何提高小檗碱的生物利用度来充分发挥小檗碱的疗效将是今后黄连研究的重点。

【关键词】  黄连； 活性成分； 作用机制

　　Abstract：Coptidis Rhizoma and its active compounds especially berberine have a wide range of pharmacological activities in vitro cell study. This review summarizes several major effects  including anti-tumor,anti-diabetes,antibacteria and anti-inflammatory activities and neurological regulation of the constituents in Coptidis Rhizoma and its mechanisms . A further screening of the active compounds of Coptidis Rhizoma besides berberine and improvement of the bioavailability of berberine in order to give full effect in treating patients will be the focus of the study in the future.

　　Key words：Coptidis rhizoma;  Active ingrediens;  Mechanisms

    黄连Coptidis rhizoma为毛茛科植物，根茎为中药要药，被记载于各朝代重要医药典籍之中。中医认为其具性寒、味苦，有清热、燥湿、解毒、泻火等功效。现代医学证明，黄连的作用主要与其根茎所含的生物碱（约占根茎的4%～8%）有关，包括小檗碱（berberine）、黄连碱（coptisine），甲基黄连碱（worenine）、巴马亭（palmatine）、药根碱（jatrorrhizine）、表小檗碱（epiberberine）、木兰花碱（mognoflorine），及中药炮制过程中由小檗碱转化而来的9-去甲小檗碱（berberrubine）等。王薇等［1］又首次从该植物中分离得到7个异喹啉类生物碱,分别鉴定为：8-oxyberberine(1) ，8-oxocoptisine(2)，8-oxo-epiberberine(3)，6-(［1，3］dioxolo［4，5-g］isoquinoline-5-carbonyl)-2，3-dime-thoxy-benzoic acid1 methylester(4)，corydaldine(5) ，noroxyhydrastineine(6)，6，7-methylenedioxy-1(2H)2isoquinolinone(7),7种成分活性需做进一步探讨。
   
　　近年，国内外许多报道显示，以小檗碱为代表的黄连生物碱在浓度为每毫升微克级水平时，对人及动物多种体外培养的胃、肠、膀胱、前列腺、肺、肝、子宫、皮肤、鼻咽等恶性肿瘤细胞生长有明显的抑制作用，并促进细胞凋亡［2］。
     
　　从天然产物中寻找毒副作用小，安全有效的抗肿瘤药物以及筛选抗肿瘤药物有效部位为近年研究热点，中药黄连也是其中热门之一。小檗碱为黄连主要生物碱，其药效在抗炎抗菌以及体外抗肿瘤方面非常明显，但小檗碱在体内研究中，口服吸收差,注射后迅速进入各器官与组织中，血药浓度维持不久, 且静脉注射或滴注可引起多种不良反应。改善小檗碱的生物利用度以及充分发挥小檗碱的药效作用将是今后研究的重点。现将黄连活性成分作用及机制研究进展综述如下。

　　1  抗肿瘤作用机制
   
　　黄连及其有效成分可通过细胞毒作用抑制肿瘤细胞增殖、诱导细胞凋亡、增强机体免疫功能、调节细胞信号传导、抗氧化、诱导细胞分化等机制发挥抗肿瘤作用。

    Kohji Takara［3］发现黄连提取物对Hela细胞的生长有浓度依赖性抑制作用， 50μg/ml黄连提取物能够显著增加Hela细胞对紫杉醇的敏感性。黄连素在体外亦能以时间和剂量依赖的方式对Hela细胞产生细胞毒作用并诱导其凋亡。

　　1.1  诱导细胞凋亡细胞凋亡是多细胞生物体的重要的自稳机制之一,它的异常在肿瘤发病机制中具有重要作用。干预细胞凋亡的手段可望成为肿瘤治疗的新策略。随着研究的不断深入,现已证实肿瘤细胞的迅速生长和扩散转移与细胞凋亡过弱或过强有关,加强对药物诱导肿瘤细胞凋亡及机制的研究,无疑会给肿瘤的防治提供新的思路和途径。大量的研究表明,黄连及其小檗碱、生物碱等有抗肿瘤作用，而能够诱导肿瘤细胞凋亡是其主要机制之一。
   
　　小檗碱在促人结肠癌SW620细胞凋亡的联级反应中起作用，能抑制人结肠癌Lovo细胞增殖，诱导凋亡。诱导凋亡过程中，黄连总碱与小檗碱和阳性药物比较，作用更为明显，其作用显然与黄连总碱中含有其他生物碱有关，提示有必要筛选其他有效成分［4，5］。

　　1.2  阻滞细胞周期小檗碱通过抑制周期关键蛋白Cyclin D1，阻滞PG细胞周期进展，使G0/G1期细胞增多，而S期和G2/M期细胞减少从而抑制肺癌PG细胞增殖［6］。不同浓度黄连和小檗碱作用细胞24 h后, G0/G1期细胞明显下降,S期细胞明显升高。两者对CNE-2Z细胞周期阻滞在S期［7］。小檗碱对不同肿瘤细胞周期的阻滞不同,有待进一步研究。

　　1.3  酶学机制研究认为，小檗碱具有拓扑异构酶（TOPO）毒性，能够通过抑制细胞周期蛋白，诱导细胞凋亡，抑制环氧酶-2（COX-2）等从而起到一定的药效作用，COX-2在胆汁酸的致癌机制中发挥不可忽视的作用，小檗碱能抑制COX-2 mRNA、蛋白和PPARγmRNA的表达及PGE2合成。小檗碱抗结肠癌作用中可能与通过非PPARγ路径调节COX-2表达有关［5，8，9］。
   
　　不同浓度小檗碱作用于肝癌细胞后细胞膜内的caspase-3蛋白和 mRNA的表达增加。在蛋白酶级联切割活化过程中，caspase-3处于核心位置，不同的蛋白酶分别切割其酶原，使其激活，活化的caspase-3又进一步切割不同的底物，最终使细胞走向凋亡。小檗碱处理SW620细胞可活化capase-3和caspase-8，进而裂解多聚ADP核糖聚合酶（PARP），释放细胞色素c，BID与抗凋亡因子CIAP1、Bcl-2、Bcl-xL的表达显著减少，推测小檗碱在促SW620细胞凋亡的联级反应中起作用，即通过激活JNK/p38途径和诱导活性氧(ROS)产生而起作用［4］。

　　1.4  影响癌基因表达Bcl-2是凋亡控制基因，Bcl-2通过抑制诱导凋亡信号而在肿瘤发生中起作用。小檗碱能激活Bcl-2和抑制Bax和caspase-3的表达来抑制高糖高脂诱导的NIT21细胞凋亡［10］。黄连素可通过增强缺氧/ 复氧损伤中的心肌细胞的Bcl-2 蛋白的表达来抑制由缺氧/ 复氧所造成的心肌细胞的凋亡［11］。

　　1.5  影响信号通路在很多恶性肿瘤中均发现Cyclin D1过度表达，Cyclin D1已经被确认为一个癌基因。在正常人体组织中，Cyclin D1蛋白呈低水平表达，当Cyclin D1表达失控时，将引起细胞增殖周期失调，导致恶性肿瘤发生。小檗碱能抑制Cyclin D1表达，对Cyclin D1相关信号通路AP-1和Wnt的活性具有抑制作用，对异常激活的AP-1信号通路活性仍有显著的抑制作用，能降低细胞内与Cyclin D1转录密切相关的AP-1转录因子组分c-Jun含量，并抑制Cyclin D1基因启动子区与AP-1转录因子的结合，从而抑制Cyclin D1基因的转录水平，降低Cyclin D1的表达［6］。
   
　　尿激酶型纤维蛋白酶原激活剂（u-PA）和基质金属蛋白酶（MMPs）在癌症转移和血管发生中起很重要作用。抑制u-PA和MMPs后能够抑制癌症细胞的迁移和浸润。 Yung Tsuan Ho［12］发现小檗碱能够影响p-JNK, p-ERK, p-p38, IkappaK 和 NF-kappaB介导的信号通路来抑制人舌头鳞状癌细胞SCC-4中的MMP-2和MMP-9的作用；小檗碱还能够通过对FAK, IKK和NF-kappaB介导的信号通路的作用降低SCC-4中u-PA，MMP-2和-9的表达，从而抑制SCC-4的迁移和浸润。

　　1.6  免疫调节黄连提取物能抑制地塞米松诱导的小鼠胸腺细胞凋亡,对小鼠胸腺细胞具有一定的保护作用,可在一定程度上使其免受外源性糖皮质激素的损害,有提高免疫机能的作用。
   
　　大量研究结果表明,中药能诱生和增强机体的免疫功能,通过增强机体免疫功能,诱生细胞因子如白介素-2（IL-2）, 干扰素（IFN）等，诱导淋巴细胞激活的杀伤细胞（LAKC）产生及自然杀伤细胞（NK）增殖,从而介导肿瘤细胞发生凋亡。北美黄连总提取物处理乳腺癌MCF-7雌激素受体阳性细胞后, IFN-β和TNF-α特别是IFN-β的mRNA表达量显著提高。利用中和抗体抑制IFN-β增加，则明显抑制黄连诱导的抗增殖效应，表明黄连的作用与IFN-β有关，同时说明该阶段存在活化IFN-β的自分泌途径［13］。

　　2  抗肿瘤体内研究
   
　　药物药理疗效从体外转入体内研究对于能否继续用于临床药理研究将是一个关键。Ho YT等［14］利用小檗碱能够体外诱导人舌头鳞状癌细胞凋亡，进一步作用于体内异种嫁接该瘤鼠类动物模型，其也能够明显抑制肿瘤的生长，表明小檗碱在临床上能够用来治疗和预防舌头瘤。小檗碱的体外作用活性已经得到公认，体外研究扩展到体内研究并应用于临床抗肿瘤治疗将有巨大的现实意义。